CN102497571A - 采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法 - Google Patents

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Abstract

采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法属真三维立体图像显示技术领域，本发明包括：在组合立体图像的显示过程中，使透镜阵列在其所在平面内做周期性快速运动，运动轨迹为直线或曲线；生成与运动的透镜阵列对应的组合立体图像序列；透镜阵列与投影仪的同步显示；本发明能在不提高透镜阵列分辨率的情况下，实现立体图像分辨率的显著提高，克服了组合立体图像在显示过程中的硬件障碍。

Description

采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法
技术领域
本发明属真三维立体图像显示技术领域，具体涉及一种采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法。
背景技术
组合立体图像(Integral Imaging)是一种真三维立体显示技术，它能够使显示器在一个广泛的视野空间内呈现出连续视差的全彩色图像，实现了裸眼真实立体显示，成为新一代真三维立体显示技术的重要组成部分。组合立体图像(Integral Imaging)主要有透过型和反射型两种显示方式，透过型采用透镜阵列与显示器或投影仪相结合的方式，反射型采用反射镜与投影仪相结合的方式。
以下出于说明便利起见，采用投影仪与透镜阵列组合的透过型显示方式来说明本发明专利的方法及要求，其它类型的方式与此方式在专利的实现及要求上完全一致，不再做特别说明，透过型组合立体图像(Integral Imaging)显示技术的采集和显示过程如图2和图3所示。在图2中，当实际物体所发出的光线通过透镜阵列而被记录在记录媒体上时，我们便得到了该物体不同位置、不同角度的信息，我们称其为组合立体图像(Integral Imaging)，透镜阵列中每个小透镜所记录的图像称为立体元图像，可见，一幅组合立体图像是由与透镜阵列中小透镜个数等量的立体元图像组成的。在组合立体图像的显示过程中(如图3所示)，将一幅组合立体图像放在具有相同参数的透镜阵列前面，根据光路可逆原理，透镜阵列将从组合立体图像上发出的光线，汇聚成空间中真实存在的立体景象。如图4所示为透过型组合立体图像(Integral Imaging)的实际显示平台。
组合立体图像(Integral Imaging)显示技术利用固定间距的透镜阵列进行显示，再现的立体影像分辨率仅取决于所采用的透镜阵列的分辨率(透镜阵列中子透镜的数量)，而在组合立体图像(Integral Imaging)技术中无限制地提高透镜阵列的分辨率是不现实的，所以，无法单纯利用提高透镜阵列的分辨率来提高立体影像的分辨率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法，实现立体图像的高分辨率显示。
本发明包括下列步骤：
1.在组合立体图像2的显示过程中，使透镜阵列5在其所在平面内做周期性快速运动，运动轨迹为直线或曲线，具体包括下列步骤：
1.1设置透镜阵列5的初始位置
将用于成像的透镜阵列5放置于投影仪1的镜头的正前方，在透镜阵列5静止的情况下，调整透镜阵列5的横向和纵向位置，使投影仪1在显示透镜阵列5的初始位置所对应的组合立体图像2时，组合立体图像2中的每个立体元图像3恰好投射到透镜阵列5中的每个子透镜4上；
1.2设置透镜阵列5的运动方式，使透镜阵列5沿着预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动；
2.生成与运动的透镜阵列5对应的组合立体图像2序列
当透镜阵列5沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动时，投影仪1中显示的组合立体图像2必须随之变化，将透镜阵列5在一个运动周期内不同位置对应的组合立体图像2生成一个图像序列，组合立体图像2的变化内容包括以下两点：
2.1立体元图像3位置的变化
当透镜阵列5的位置发生变化时，透镜阵列5中每个子透镜4的位置也发生变化，且每个子透镜4的位置的变化幅度和方向与透镜阵列5的位置的变化幅度和方向相同，在投影仪1不动的情况下，组合立体图像2中每个立体元图像3的位置必须发生变化，使组合立体图像2中的每个立体元图像3能实时地恰好投射到透镜阵列5中的每个子透镜4上；
2.2立体元图像3内容的变化
在组合立体图像系统的立体元图像3采集过程中，实际物体12发出的入射光线11经过透镜阵列5中的每个子透镜4后，将透过光线10记录在记录媒体9上，每个立体元图像3的内容对应于记录媒体9采集到的来自于每个子透镜4的透过光线10的信息，组合立体图像系统的立体元图像3显示过程是采集过程的逆过程，当显示过程中透镜阵列5的位置发生变化时，采集过程的透镜阵列5位置必须做相同的变化，随着采集过程中透镜阵列5位置的变化，射入透镜阵列5中每个子透镜4的入射光线11、透过光线10也发生变化，此时，立体元图像3中记录的内容为组合立体图像系统的立体元图像3采集过程中透镜阵列5位置发生变化后采集到的图像；
3.透镜阵列5与投影仪1同步显示
在透镜阵列5沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期运动的过程中，使投影仪1同步显示透镜阵列5位于不同位置时对应的组合立体图像2，根据人眼的视觉暂留特性，相邻两幅组合立体图像2的同步显示时间必须小于人眼的视觉暂留时间。
本发明根据组合立体图像(Integral Imaging)的成像机理以及人眼的视觉特性，针对无法单纯通过提高透镜阵列的分辨率来提高立体影像分辨率的问题，提出一种同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法，该方法利用现有的显示设备，在不改变透镜阵列分辨率的情况下，在一个短暂的时间间隔内，随着透镜阵列的快速运动，周期性地交替显示拍摄对象的多幅不同视角图像，实现立体影像的高分辨率显示。
本发明能在不提高透镜阵列分辨率的情况下，实现立体图像分辨率的显著提高，克服了组合立体图像在显示过程中的硬件障碍。
附图说明
图1为采用同步时分复用提高组合图像显示分辨率的工作原理图
图2为组合立体图像系统的立体元图像采集过程示意图
图3为组合立体图像系统的立体元图像显示过程示意图
其中：1.投影仪  2.组合立体图像  3.立体元图像  4.子透镜  5.透镜阵列  6.观看点7.透镜阵列位置的变化方向  8.立体元图像位置的变化方向  9.记录媒体  10.透过光线11.入射光线  12.实际物体  13.照明  14.平板显示器  15.出射光线  16.立体图像
图4为透过型组合立体图像(Integral Imaging)实际显示平台的照片
具体实施方式
以下结合附图实例对本发明作进一步详细描述。如图1所示为采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的工作原理图，具体过程包括下列步骤：
1.在组合立体图像2的显示过程中，使透镜阵列5在其所在平面内做周期性快速运动，运动轨迹为直线或曲线，具体包括下列步骤：
1.1设置透镜阵列5的初始位置
将用于成像的透镜阵列5放置于投影仪1的镜头的正前方，在透镜阵列5静止的情况下，调整透镜阵列5的横向和纵向位置，使投影仪1在显示透镜阵列5的初始位置所对应的组合立体图像2时，组合立体图像2中的每个立体元图像3恰好投射到透镜阵列5中的每个子透镜4上；
1.2设置透镜阵列5的运动方式，使透镜阵列5沿着预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动；
2.生成与运动的透镜阵列5对应的组合立体图像2序列
当透镜阵列5沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动时，投影仪1中显示的组合立体图像2必须随之变化，将透镜阵列5在一个运动周期内不同位置对应的组合立体图像2生成一个图像序列，组合立体图像2的变化内容包括以下两点：
2.1立体元图像3位置的变化
当透镜阵列5的位置发生变化时，透镜阵列5中每个子透镜4的位置也发生变化，且每个子透镜4的位置的变化幅度和方向与透镜阵列5的位置的变化幅度和方向相同，在投影仪1不动的情况下，组合立体图像2中每个立体元图像3的位置必须发生变化，使组合立体图像2中的每个立体元图像3能实时地恰好投射到透镜阵列5中的每个子透镜4上；
2.2立体元图像3内容的变化
如图2所示为组合立体图像系统的立体元图像3采集过程，实际物体12发出的入射光线11经过透镜阵列5中的每个子透镜4后，将透过光线10记录在记录媒体9上，每个立体元图像3的内容对应于记录媒体9采集到的来自于每个子透镜4的透过光线10的信息，组合立体图像系统的立体元图像3显示过程(如图3所示)是采集过程的逆过程，当显示过程中透镜阵列5的位置发生变化时，采集过程的透镜阵列5位置必须做相同的变化，随着采集过程中透镜阵列5位置的变化，射入透镜阵列5中每个子透镜4的入射光线11、透过光线10也发生变化，此时，立体元图像3中记录的内容为组合立体图像系统的立体元图像3采集过程中透镜阵列5位置发生变化后采集到的图像；
3.透镜阵列5与投影仪1同步显示
在透镜阵列5沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期运动的过程中，使投影仪1同步显示透镜阵列5位于不同位置时对应的组合立体图像2，根据人眼的视觉暂留特性，相邻两幅组合立体图像2的同步显示时间必须小于人眼的视觉暂留时间。

Claims (1)

1.一种采用同步时分复用提高组合立体图像显示分辨率的方法，其特征在于包括下列步骤：
1)在组合立体图像(2)的显示过程中，使透镜阵列(5)在其所在平面内做周期性快速运动，运动轨迹为直线或曲线，具体包括下列步骤：
1.1设置透镜阵列(5)的初始位置
将用于成像的透镜阵列(5)放置于投影仪(1)的镜头的正前方，在透镜阵列(5)静止的情况下，调整透镜阵列(5)的横向和纵向位置，使投影仪(1)在显示透镜阵列(5)的初始位置所对应的组合立体图像(2)时，组合立体图像(2)中的每个立体元图像(3)恰好投射到透镜阵列(5)中的每个子透镜(4)上；
1.2设置透镜阵列(5)的运动方式，使透镜阵列(5)沿着预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动；
2)生成与运动的透镜阵列(5)对应的组合立体图像(2)序列
当透镜阵列(5)沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期性运动时，投影仪(1)中显示的组合立体图像(2)必须随之变化，将透镜阵列(5)在一个运动周期内不同位置对应的组合立体图像(2)生成一个图像序列，组合立体图像(2)的变化内容包括以下两点：
2.1立体元图像(3)位置的变化
当透镜阵列(5)的位置发生变化时，透镜阵列(5)中每个子透镜(4)的位置也发生变化，且每个子透镜(4)的位置的变化幅度和方向与透镜阵列(5)的位置的变化幅度和方向相同，在投影仪(1)不动的情况下，组合立体图像(2)中每个立体元图像(3)的位置必须发生变化，使组合立体图像(2)中的每个立体元图像(3)能实时地恰好投射到透镜阵列(5)中的每个子透镜(4)上；
2.2立体元图像(3)内容的变化
在组合立体图像系统的立体元图像(3)采集过程中，实际物体(12)发出的入射光线(11)经过透镜阵列(5)中的每个子透镜(4)后，将透过光线(10)记录在记录媒体(9)上，每个立体元图像(3)的内容对应于记录媒体(9)采集到的来自于每个子透镜(4)的透过光线(10)的信息，组合立体图像系统的立体元图像(3)显示过程是采集过程的逆过程，当显示过程中透镜阵列(5)的位置发生变化时，采集过程的透镜阵列(5)位置必须做相同的变化，随着采集过程中透镜阵列(5)位置的变化，射入透镜阵列(5)中每个子透镜(4)的入射光线(11)、透过光线(10)也发生变化，此时，立体元图像(3)中记录的内容为组合立体图像系统的立体元图像(3)采集过程中透镜阵列(5)位置发生变化后采集到的图像；
3)透镜阵列(5)与投影仪(1)同步显示
在透镜阵列(5)沿预先设定的直线或曲线轨迹在其所在平面内做周期运动的过程中，使投影仪(1)同步显示透镜阵列(5)位于不同位置时对应的组合立体图像(2)，根据人眼的视觉暂留特性，相邻两幅组合立体图像(2)的同步显示时间必须小于人眼的视觉暂留时间。
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